Прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI), установленный на космическом телескопе имени Джеймса Уэбба — один из наиболее важных инструментов телескопа, разработанных совместно инженерами НАСА и ЕКА, — достиг рабочих температур ниже 7 Кельвинов (минус 267 градусов по Цельсию). Успешное достижение необходимой температуры позволит обсерватории увидеть далекую Вселенную в беспрецедентных деталях.
С момента своего запуска телескоп «Уэбб» остыл до очень низких температур, необходимых для оптимальной работы обсерватории. MIRI — один из самых важных научных инструментов, установленных на телескопе, пришлось охладить чуть менее чем до 7 градусов по Кельвину, что составляет минус 267 градусов по Цельсию. Такая низкая температура необходима MIRI для точного обнаружения инфракрасного света, проявляющегося в виде тепла.
Процесс охлаждения
MIRI и другие ключевые научные инструменты обсерватории стоимостью более 10 миллиардов долларов первоначально пассивно охлаждались в тени теплового щита размером с теннисный корт. Это позволяло получить температуру около 90 Кельвинов, или минус 183 градуса С, но для достижения менее 7 Кельвинов требовался специальный электрический холодильник. На прошлой неделе исследователям удалось снизить температуру обсерватории до 6,4 Кельвина, или минус 267 градусов по Цельсию.
Низкая температура имеет важное значение, поскольку все основные инструменты «Уэбба» способны обнаруживать инфракрасный свет. Такой свет излучают далекие галактики, звезды, скрытые в пылевых коконах, и планеты за пределами нашей Солнечной системы, а также все другие теплые объекты, включая электронное и оптическое оборудование самого телескопа. Охлаждение детекторов научных приборов и окружающего оборудования подавляет эти инфракрасные излучения, избегая помех во время наблюдения. MIRI самый чувствительный инструмент телескопа, а это значит, что он должен быть самым холодным.
Но есть еще одна причина, по которой детекторы «Уэбба» должны быть очень холодными. Это явление темнового тока, т. е. тока в светорегистрирующих устройствах, который присутствует даже тогда, когда они не регистрируют фотоны. Темновой ток создается колебаниями атомов в самих детекторах. Он имитирует реальный сигнал в детекторах, создавая впечатление, что они зарегистрировали свет от внешнего источника. Такие ложные сигналы могут искажать наблюдения. Поскольку температура является мерой того, как быстро вибрируют атомы в детекторе, снижение температуры означает меньшую вибрацию, что, в свою очередь, означает меньший темновой ток и меньший шум.
Инженеры НАСА подчеркнули, что охлаждение до нужной температуры было ключевым моментом в шестимесячном периоде после запуска обсерватории.
Достижение рабочей температуры
Как только MIRI достиг температуры 6,4 Кельвина, исследователи начали серию тестов, чтобы убедиться, что детекторы работают должным образом. Испытания прошли успешно.
«Мы потратили годы на подготовку к этому моменту. Это было немного похоже на сценарий фильма: все, что нам нужно было сделать, было написано и отрепетировано. Когда появились тестовые данные, я был рад увидеть, что все выглядит именно так, как мы ожидали, и что у нас есть хорошо функционирующий прибор, — сказал Майк Ресслер из проекта MIRI в Лаборатории реактивного движения.
Перед инженерами, вводящими телескоп в эксплуатацию, предстоит еще много проблем, с которыми команде придется столкнуться, прежде чем MIRI сможет начать свою научную миссию. Теперь, когда прибор прогрет до рабочей температуры, члены команды сделают тестовые фотографии звезд и других известных объектов, которые можно использовать для калибровки и проверки работы и функциональности прибора. Нам придется еще подождать до лета, чтобы увидеть данные первых научных наблюдений.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» — новейшая космическая обсерватория. Он будет исследовать космос в диапазоне длин волн от ближнего до среднего инфракрасного. В его силах изменить представления об известной нам Вселенной. Он рассмотрит различные космические явления, даст ученым представление о самых далеких галактиках, которые когда-либо наблюдались, изучит атмосферы далеких планет и покрытые пылью сердца областей звездообразования. Ожидается, что телескоп имени Джеймса Уэбба будет в 100 раз мощнее своего предшественника, космического телескопа имени Хаббла, который изменил наше представление о космосе за последний 31 год работы.
